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Un lubrifiant en cristaux liquides
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Un lubrifiant en cristaux liquides

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Les lubrifiants sont utilisés dans les moteurs, les essieux et de nombreux autres systèmes. Bien que les lubrifiants soient largement utilisés, il n’y a eu presque aucune innovation fondamentale pour ce produit dans les vingt dernières années. Ensemble avec un consortium, l’institut Fraunhofer de mécanique des matériaux IWM à Fribourg a développé une toute nouvelle classe de substance qui pourrait tout changer : un lubrifiant à base de cristaux liquides. Sa composition chimique se distingue; bien que cela soit liquide, les molécules présentent des propriétés directionnelles comme des cristaux le font. Lorsque deux surfaces se déplacent dans des directions opposées, les molécules de cristaux liquides entre les deux surfaces s’alignent de sorte que la résistance de frottement devienne extrêmement faible. Cela permet un glissement quasiment sans frictions.Les chercheurs de l'IWM Fraunhofer qui travaillent sur le lubrifiant à cristaux liquides

Les cristaux liquides sont connus pour leur utilisation dans les écrans de télévision à cristaux liquides (LCD), les téléphones portables ou les écrans tactiles. L’idée originale de les utiliser comme un lubrifiant a été proposé par Nematel GmbH, qui se tourna alors vers l’institut Fraunhofer IWM pour exploiter l’idée. Le Dr Tobias Amann a appliqué le lubrifiant à base de cristaux liquides entre deux pièces métalliques. « Même lors du premier test, nous avons mesuré des coefficients de frottement extrêmement bas », se souvient Amann.

Des molécules à structure adaptative forment un lubrifiant à cristaux liquides

Les chercheurs de l’institut Fraunhofer IWM ont découvert que le cristal liquide est bien adapté pour les lubrifiants parce que ses molécules sont longues et minces. « Lorsqu’il est utilisé comme un lubrifiant entre deux surfaces qui glissent les unes sur les autres, les molécules s’alignent parallèlement les unes aux autres », explique le Dr Andreas Kailer, directeur par intérim de l’unité d’affaires « tribologie » à l’institut Fraunhofer IWM. Ces couches de molécules sont très stables mais glissent facilement les unes sur ​​les autres, en gardant des niveaux de frottement et d’usure minimum.

Pourtant, beaucoup de choses manquent avant le développement d’un lubrifiant à cristaux liquides approprié à des applications pratiques. L’institut Fraunhofer IWM a initié un projet en 2010 avec Nematel GmbH et les experts lubrifiant de Dr Tillwich GmbH, parrainé par le ministère fédéral allemand de l’Éducation et de la Recherche (BMBF). Susanne Beyer-Faiss, chimiste à Tillwich, a amélioré la stabilité des cristaux liquides avec l’aide d’additifs. Dans le même temps, son collègue Werner Stehr, a construit une unité de test spéciale qui utilise la technologie laser pour permettre la mesure sans contact des coefficients de frottement extrêmement bas.

A l’institut Fraunhofer IWM, Tobias Amann a testé différents cristaux liquides développés par le Dr Holger Kretzschmann à Nematel; entre autres choses, Amann a mené des expériences de friction avec divers matériaux, dont le fer, le cuivre et la céramique. Il a également examiné les mécanismes chimiques affichés lors du frottement et les effets de mélange de différentes molécules de cristaux liquides. Tobias Amann a déchiffré les mécanismes qui sont responsables de ces coefficients de friction ultra-faibles et a découvert comment optimiser les nouveaux lubrifiants de manière spécifique. Lorsque le projet a pris fin, les partenaires ont produit un prototype de lubrifiant à cristaux liquides qui a montré les meilleurs résultats dans les roulements en fer.

Actuellement, les membres du projet développent des roulements innovants lubrifiés avec des cristaux liquides pour de petits moteurs électriques pour une utilisation dans l’industrie automobile, par exemple pour les alternateurs ou les moteurs d’essuie-glace.

Source : Fraunhofer
L’avis de Romain :
Cette percée technologique pourrait être difficile à industrialiser de la même manière que pour les lubrifiants liquides d’aujourd’hui. Les procédés de fabrication ne sont pas définis pour les volumes élevés que l’on retrouve dans l’automobile et une étude sur la disponibilité des matières premières doit être faite pour assurer une industrialisation durable. Pensez-vous que le lancement de cette idée dans un processus de production est réalisable ? Pensez-vous que ce lubrifiant soit moins cher à produire que les lubrifiants à base d’huile ?

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